基于无芯片RFID的低成本湿度传感器设计

设计一款低成本无芯片射频识别(RFID)传感器用于环境湿度监测具有重要意义。为此,将聚乙烯醇(PVA)薄膜用作湿度敏感材料,矩形基板的整体尺寸为18 mm×18 mm×0.5 mm,通过感湿原理和仿真分析,环境湿度的变化引起湿度敏感材料PVA介电常数的变化,进而影响整个传感器谐振频率偏移。仿真结果表明:所设计的湿度传感器相对湿度工作范围为21.9%~52.5%,对应传感器谐振频率范围为2.76~2.51 GHz,偏移总量达到250 MHz,最大相对湿度下平均灵敏度为23.08 MHz/%。所设计的湿度传感器具有小型化、结构简易和低成本等优点,可应用于各种目标环境的湿度监测。

无芯片RFID高温传感器设计

设计了一种用于高温环境实时监测的基于开口环谐振器(SRR)的无芯片射频识别(RFID)传感器。传感器由双开口圆环谐振结构和氧化铝(Al_(2)O_(3))陶瓷基板构成,尺寸为25 mm×25 mm×0.5 mm。其工作原理是:Al_(2)O_(3)陶瓷基板作为温度敏感材料,具有耐高温的特性,而且介电常数随温度变化而改变,使得整只传感器谐振频率偏移,建立起温度与谐振频率之间的关系,实时监测谐振频率即可获知实时温度。仿真结果表明:设计的温度传感器可以实现200~1000℃监测,对应谐振频率从6.64 GHz下降至6.26 GHz,偏移380 MHz,传感器灵敏度0.475 MHz/℃表现很好,证明了传感器的谐振频率和温度之间存在着准线性关系。设计的无芯片RFID传感器具有无线无源、制作成本低和尺寸小等优点,非常适合应用于高温环境温度检测。

无芯片RFID湿度传感器

为实现物流包装的身份和受潮信息双重检测,设计了一种新型的低成本无芯片RFID湿度传感器,使用电耦合LC谐振器(ELC谐振器)作为湿度传感器监测目标环境相对湿度、U型环谐振器作为无芯片编码结构识别目标身份。通过射频仿真软件HFSS研究谐振器结构参数与谐振频率的关系,获得相应拟合公式,为结构参数设计提供理论依据,并在此基础上设计了8位编码结构;系统研究不同质量分数的聚乙烯醇(PVA)溶液对湿度传感器感湿灵敏度和感湿范围的影响,研制出8位无芯片RFID湿度传感器。根据散射参量提取法获得了U型环谐振器的有效电磁参数,表明其具有超材料属性。所研究的湿度传感器具有感湿灵敏度高、编码容量大、结构简单等优点,有望在智能包装领域得到应用。

SRD建模及其在无芯片RFID系统中的应用

通过对SRD的模型的研究,提出了一种能够减弱该模型非线性特性的模型。利用此模型设计了一款可重构的超宽带皮秒级脉冲发生器。SRD为脉冲产生的核心器件,使用PIN二极管和可调的RC微分电路提供两种不同脉冲波形的输出,并用射频仿真软件ADS对其改变脉冲宽度和波形的机理进行了分析和仿真。理论计算和仿真研究表明,该脉冲发生器能够很容易地同时产生脉冲宽度分别为330 ps和670 ps的高斯脉冲和单周期脉冲。所提出的脉冲发生器能够有效地重构,并且能够产生更加复杂的脉冲形状,例如多周期脉冲。这种脉冲产生方法简化了无芯片射频识别系统的电路结构。

一种抗杂波无芯片RFID介电常数传感器标签的设计

针对感知自然环境中材料介电常数的应用,本文提出一种具有较好抗环境杂波的无芯片射频识别(RFID)传感器标签的设计.标签谐振器结构具有极化变换特性并含金属接地板,接收机采用正交方式收发信号,可将环境产生的干扰杂波有效滤除.标签编码由4组不对称Z型金属条带谐振器实现,结构紧凑且相互耦合小.传感谐振器的金属贴片具有阶梯型缝隙,缝隙处被测材料的介电常数影响传感谐振器的谐振频率,通过测量谐振频率实现介电常数传感.搭建标签仿真模型对设计进行了分析,从编码和传感两方面结果验证了设计的可行性.

纸基PVA无芯片RFID湿度传感器

传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明:PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。